UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UNIDADE ACADÊMICA DE GARANHUNS Prof. Ricardo Brauer Vigoderis, D.S. Email: vigoderis@yahoo.com.br website: www.vigoderis.tk
Suméria por volta de 4.000 A.C. Egípcios no ano de 2.800 A.C Fenícios no ano 1.000 A.C. Sec XVII
Moínhos persas (200 A.C) Modelo que se popularizou na Holanda e Inglaterra Daniel Halliday em 1850 Moagem de grão, bombeamento de água e serraria
Estudos começaram no inicio do sec XX pelos Dinarmaqueses No Brasil o primeiro aerogerador foi instalado em 1992, em Fernando de Noronha (17 kw)
Forma de energia solar
Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/
Até 2009 Em 2009 Fonte: http://www.cresesb.cepel.br/
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A velocidade do vento em um determinado local aumenta drasticamente com a altura. Wind shear Regra em regiões acidentadas Distância mínima de 7 vezes a altura que o obstáculo tem, ou seja, se numa casa de 5 metros de altura, por exemplo, se desejar implantar um sistema de captação e conversão da energia eólica, este sistema deverá estar a uma distância de 35 metros.
P Limite teórico de aproveitamento de energia eólica 59% para um sistema otimizado (Limite de Betz) W t Então: P Mas, o trabalho realizado pelo vento - que mv W E neste caso é igual a sua energia cinética - é: c 2 mv 2 t 2 ou m t 2 mv P, mas como m Q. V. A, temos: 2 t 2 P V 3 A 2 Onde: é a densidade do ar, V é a velocidade do vento e A é a área varrida pelas hélices do rotor. Esta é a fórmula mais importante para se conhecer o aproveitamento da energia eólica Exemplos Se um vento passa de 10 km/hora para 11 km/hora (aumento de 10%) a potência se eleva em 33% Com um hélice de 3 m de diâmetro e um vento de 32 km/hora teríamos uma potência de 1000 W; se dobrarmos o diâmetro da hélice para 6 m e mantivermos o vento em 32 km/hora a potência irá para 4000 W
Eixo horizontal Necessita de mecanismo que permita o posicionamento do eixo do rotor em relação a direção do vento, para um melhor aproveitamento global, principalmente onde se tenha muita mudança na direção dos ventos. Rotor multipás Rotor com 2 ou 3 pás
Atualmente representa a maioria das instalações eólicas Maior aplicação no bombeamento d água Boa relação torque de partida / área de varredura do rotor, mesmo para ventos fracos Melhor rendimento encontra-se nas baixas velocidades Tipo pouco indicado para geração de energia elétrica
Padrão de rotores utilizados nos aerogeradores modernos Grande relação de potência extraída por área de varredura do rotor, muito superior ao rotor multipás Melhor rendimento para velocidades maiores Baixo rendimento para velocidades baixas
Eixo vertical Não necessita de mecanismo de direcionamento Mecanismos de transmissão de potência simplificados Suas pás, devido ao movimento de rotação, terem constantemente alterados os ângulos de ataque e de deslocamento em relação a direção dos ventos, gerando forças resultantes alternadas
Curva de rendimento em relação a velocidade próxima a do rotor de multipás de eixo horizontal, mas numa faixa mais estreita, e menor amplitude Mais indicado para aeromotores, principalmente para pequenos sistemas de bombeamento d água
Inventado por D. G. Darrieus, engenheiro francês Aceita o vento de qualquer direção vinda Rotor e suas partes elétricas são na parte inferior da turbina (manutenção) Maior durabilidade Curva de rendimento característica próxima a dos rotores de três pás de eixo horizontal
Mais adequado para uso em aerogeradores Porém, apresenta muitas desvantagens com relação aos de 3 pás de eixo horizontal
Responsáveis pela conversão da energia mecânica fornecida pelos ventos em energia elétrica Motores elétricos que ao girarem em torno de seus eixos induzem (pela lei de Faraday) uma corrente elétrica em seus pólos Podem ser AC ou DC Inconvenientes da geração AC (Inversor síncrono)
Quantidade de energia diária disponível, pode variar em muitas vezes de uma estação do ano para outra, em um mesmo local O fato da potência disponível variar com o cubo da velocidade do vento, dificulta muito a questão do dimensionamento e a escolha do local para instalação, limitando seu uso apenas em regiões de ventos fortes e relativamente constantes
Sistemas eólicos de grande porte interligados a rede pública de distribuição Sistemas híbridos diesel-eólico de médio porte Sistemas eólicos autônomos/armazenamento Outros usos diversos a geração de eletricidade, como aeromotores para bombeamento d água
A energia cinética de uma massa de ar em movimento é dada pela equação: m. v 2 E c 2 donde: m = massa do ar em kg (+- 1,25 kg.m -3 ) v = velocidade do vento em m/s Sendo S a área da superfície apresentada ao vento. A quantidade de energia cinética teórica 3 3 m. S. v 1,25. S. v Q como m = 1,25 kg.m -3 Q Potência recuperável em W = joules/s = 2 2 Betz fez experiências chegando a um limite: 0,625. S. V 3 Potência recuperável D sendo S 4 2 16 Pr.0,625. S. V 17 3 ou seja A potência recuperável fica Pr 0,29. D 2. 3 Pr 0,37. S. V 3 D Pr 0,37. 4 Potência máxima de uma Máquina Eólica V 2. V 3 ou seja Para geradores eólicos de 3 pás se trabalha com um valor prático de aproveitamento menor que 50%
Potencial eólico - http://www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico/index.php
Escolha do Gerador eólico Especificações técnicas e curva características Notus 138 R$ 5.990,00 Kit Torre NOTUS R$ 750,00 Kit Torre GERAR R$ 900,00 Diâmetro da hélice 1,38 m Potência a 12 m/s 350 Watt Rpm a 12 m/s 1100 rpm Número de pás 3 Eixo Horizontal Tipo de pás torcida, (5 aerofólios) Fibra de Vidro Velocidade de partida 2,2 m/s Torque de partida 0,3 Nm Controle de velocidade stall Proteção contra altas velocidades Active Stall (Controle de Passo) Tensão de saída 12 volts Peso total (alternador+hélice+cab. Rot.) 12 Kg Velocidade de Sobrevivência 35m/s (rajada de 3s) Manutenção Anual Verificação da Turbina Vida útil 15 anos Garantia de Fábrica 2 anos Inversor, baterias, condutores, disjuntores, etc...
Escolha do Gerador eólico Especificações técnicas e curva características
Instalação
Apostila sobre energia eólica disponível em www.vigoderis.tk http://www.cresesb.cepel.br/ http://www.eolicario.com.br/
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